《探索技术与工程的世界：像工程师那样实践》教案-2026-2027学年浙教版初中七年级科学上册

《探索技术与工程的世界：像工程师那样实践》教案-2026-2027

学年浙教版（新教材）初中科学七年级上册

一、学情分析

学生上节课已经掌握科学、技术、工程基础概念，能区分三者差

异，但从未完整经历工程设计全流程；七年级学生动手意愿强，喜欢

小组合作制作模型，但思考问题缺乏系统性，容易忽略设计限制条件、

检验改进环节。学生习惯于“想到就做”，缺少“先明确需求、设计

图纸、反复测试优化”的工程思维，难点在于理解工程设计六步骤环

环相扣的逻辑，实操中难以平衡材料、成本、功能多重限制条件c教

材配套办公椅研发、三球仪模型案例贴合学生认知，可通过实景模拟

逐步建立标准化工程实践思维。

二、教材分析

本节为本章实践核心课时，承接5.1理论知识，实现“理论认

知一动手实践”单元闭环。教材编排逻辑：盾构机工程案例导入一完

整工程设计六步骤（明确问题一设计方案一实施计划一检验作品一改

进完善一发布成果）一以办公椅研发为完整案例拆解六流程一课堂实

践项目：制作三球运动演示模型。教材配套设计草图、组装实物、测

试场景插图，清晰标注每一步核心任务与设计限制条件，落实新课标

“做中学、用中学、创中学”要求，重点培养学生工程思维与动手探

究实践能力。

三、核心素养教学目标

（-）.科学观念

1.熟记工程设冲完整六步流程，理解每一步的核心任务与前后逻

辑关联。

2.明白工程设计必须同时满足功能需求、材料、成本、安全等多

重限制条件。

3.知晓优秀工程产品需要多次检验、迭代改进，不存在一次性完

美设计。

（二）.科学思维

1.能从生活物品中提炼真实工程问题，梳理清晰设计需求与限制

条件，建立问题拆解思维。

2.对比多种设计方案，分析各方案优缺点，形成方案择优、优化

迭代的工程思维。

3.根据作品检验结果，定位缺陷并推理改进思路，培养基于证据

的优化推理能力。

（三）.探究实践

1.依托教材办公椅案例，完整拆解六步设计流程，梳理每一步操

作要点。

2.小组合作完成简易三球仪模型的方案绘制、组装制作、现场检

验，完整模拟工程师实践全过程。

3.针对模型出现的缺陷，自主提出改进方案并说明改进依据，落

实动手与优化实践。

（四）.态度责任

1.体会工程师团队协作、反复打磨、严谨求真的工匠精神，养成

耐心细致的实践习惯。

2.设计制作时兼顾节约材料、安全操作，树立绿色、安全的工程

实践意识。

3.乐于分享设计成果，清晰表达设计思路，建立交流展示的责任

意识。

四、教学重难点

教学重点

1.工程设计六步骤完整流程及每一步核心要求；

2.结合案例提炼设计需求、明确限制条件；

3.依据检验结果对作品进行针对性改进。

教学难点

1.区分“需求”与“限制条件”，设计方案同时兼顾多重约束；

2.客观分析作品缺陷，提出可落地、有科学依据的改进方案。

五、教学过程

(-)课堂导入：教材盾构机案例切入，衔接上节课旧知

师：同学们翻开教材本节首页，观察盾构机实景大图，齐读教材

导入文字：盾构机被称为工程机械之王，整套设备由工程师团队分工

设计、反复测试、多次改良才制造完成。任何一件工程产品，无论复

杂盾构机还是简单文具，都要遵循一套标准化设计流程，今天我们一

起学习工程师完整的实践流程，化身小小工程师完成模型制作。

师衔接旧知提问：上节课我们区分了技术和工程，盾构机属于工程还

是技术？

生1：属于大型工程，整合了机械、传感、动力多种技术。

师追问：如果让你来设计一台简易挖掘工具，直接动手制作可以吗？

为什么？

生2：不可以，容易出现尺寸不合适、功能达不到要求，需要先规划

设计。

师板书课题《像工程师那样实践》，过渡：教材给我们总结了全球通

用的工程设计六步流程，我们先通过办公椅完整案例，一步步拆解每

个环节。

设计意图：使用教材大国重器实景图导入，联系前一节理论知识,

通过反向提问让学生直观感知“无设计直接制作”的弊端，引出标准

化工程流程学习的必要性。

（-）新知板块1：工程设计六大流程总览（教材核心主干文本）

师：全班齐读教材给出的工程设计完整六步骤，教师同步板书:

明确问题一设计方案一实施计划一检验作品一改进完善一发布成果。

师说明：六个步骤顺序不能随意调换，环环相扣，我们结合教材办公

椅研发案例，逐段精读、分步问答讲解。

第一步：明确问题（教材重点标注第一步）

师阅读教材原文：生活中的不便、使用需求，就是工程问题；明确问

题阶段要梳理清楚设计需求与限制条件。

师展示教材办公椅原图，请两位学生上台模拟坐椅子，说说使用时的

不便。

上台学生发言：椅子高度固定，个子高坐着憋屈；靠背不能调节，久

坐腰酸；承重能力一般，容易晃动。

师提问全班：这些不便对应的设计需求是什么？从教材文字中圈画。

生齐读教材需求：椅子高度可调节、靠背倾斜角度可调、坐感舒适、

承重达标。

师继续提问：工程师设计时还要考虑哪些限制条件？

生3：材料成本、材料重量、教室摆放空间、安全稳固、制作难度。

师板书区分：需求二产品要实现的功能；限制条件二设计不能突破的约

束。

即时小问答：设计一款便携水杯，需求是什么？限制条件有哪些？

生4：需求：装水、防漏、轻便；限制：材料安全、体积小巧、成本

低廉。

第二步：设计方案

师精读教材文本：设计方案分为概念草图、详细设计图两个阶段，需

要标注尺寸、材料、结构，同时准备多套备选方案对比择优。

师出示教材办公椅设计草图、零件结构图，分层提问：

师：草图需要标注哪些关键信息？

生5：座椅高度调节范围、靠背倾斜角度、选用材料、零件连接方式。

师追问：为什么工程师要准备不止一套方案？

生：不同方案各有优缺点，可以对比选出最优，预留修改空间。

小组微任务：针对可调办公椅，口头提出两套不同结构的设计思路,

简单对比优劣。

第三步：实施计划

教材原文解读：按照设计图纸选择材料、工具，分工组装，制作出实

物原型，严格对照图纸尺寸操作C

师提问：实施计划时如果材料和图纸设想不一致，应该直接随便修改

吗？

生6：不能，要记录材料差异，后续检验阶段统一调整，保证流程规

范。

第四步：检验作品

师齐读教材检验标准：对照最初梳理的设计需求，逐项测试功能是否

达标，记录所有缺陷。

师结合办公椅案例提问：需要检验哪些项目？

生：高度调节范围、靠背倾斜角度、最大承重、稳固程度、舒适度。

师强调：检验必须客观记录问题，不能主观忽略缺陷，缺陷是后续改

进的依据。

第五步：改进完善

教材原文：根据检验记录的缺陷，回到设计方案环节调整结构、更换

材料，重新制作、再次检验，循环迭代直至满足需求。

师对话举例：办公椅测试发现承重不足，工程师会怎么改进？

生7：加厚支撑支架、更换硬度更高的材料、增加底部防滑结构。

第六步：发布成果

教材解读：整理设计图纸、测试记录、改进过程，向团队、使用者介

绍设计思路、成品功能，完成成果展示。

师梳理完整六步闭环逻辑：从需求出发设计制作，检验发现缺陷，改

进优化后再发布，形成完整工程实践链条。

设计意图：严格依托教材办公椅完整案例，六步骤分步拆解，每

一步搭配教材图文、师生互动问答，区分易混淆的“需求”与“限制

条件”，通过即时小练习巩固每环节核心任务，清晰呈现流程逻辑。

（三）新知板块2：案例综合复盘，梳理六流程内在逻辑

师：我们从头到尾复盘办公椅研发全过程，全班按顺序依次说出

对应流程名称，同步对应教材图文。

师引导递进提问，串联全流程：

师：工程师最先做什么？目的是什么？

生：明确问题，找准使用者真实需求，避免设计出无用产品。

师：有了需求之后，为什么不能直接动手制作？

生：需要绘制设计方案，规划材料、尺寸，减少制作浪费，预留多种

思路。

师：制作出原型后，为什么必须检验？

生：检验可以客观发现设计缺陷，不检验就无法优化产品。

师：改进完善是一次就能完成吗？结合教材文字回答。

生齐读教材：工程设计往往需要多次检验、多次改进，反复迭代才能

达到合格标准。

师总结核心工程思维：工程不是一次性创作，是“设计一制作一检验

一优化”循环迭代的系统性实践。

设计意图：通过复盘式串联提问，打通六步骤前后关联，强化迭

代优化的核心工程思维，化解学生“一次制作完美成品”的认知误区。

（四）新知板块3；课堂模拟工程实践——制作三球运动演示模型

（教材实操项目）

师：教材安排课堂实践项目：制作三球仪（日、地、月运动演示

模型），我们严格按照刚才学习的六步流程，模拟工程师完成完整实

践，同步对照教材实操指导文字。

环节1：明确三球仪工程问题

师朗读教材实践需求：制作简易模型，能手动模拟地球自转、公

转，月球绕地球转动，直观展示三者位置关系。

师组织小组讨论，梳理限制条件：材料仅使用纸板、竹签、泡沫球、

胶水；模型尺寸适配桌面；结构稳固不易倾倒：制作时长有限C

各小组口头汇报本组梳理的需求与限制条件，教师统一纠正补充。

环节2：设计方案

师出示教材三球仪参考设计图，要求各小组在草稿纸上绘制简易

草图，标注太阳、地球、月球的固定支架、传动结构尺寸，每组至少

画出两套方案，小组内对比择优。

教师巡视查看草图，选取两份典型草图投屏提问点评：

师：这份草图缺少支架高度标注，会带来什么制作问题？

生8：组装时球体高低错位，无法模拟公转轨道。

环节3：实施计划

学生依据本组最优草图，领取材料、分工裁剪、粘贴、固定球体，

按照图纸分步组装模型，教师巡回指导工具安全使用，提醒严格对照

图纸尺寸。

环节4：检验作品

组装完成后，小组内部对照需求逐项检验：能否平稳转动地球、

月球；三者轨道层次分明；模型不倾倒。记录本组模型存在的缺陷,

如支架松动、球体间距不当、转动卡顿等。

环节5：改进完善

各组根据检验记录调整结构：支架松动就增加加固纸板；球体间

距不对重新固定竹签；转动卡顿打磨接触，’立置，完成二次优化。

环节6：发布成果

每组推选一名代表，简单介绍本组设计思路、制作中遇到的缺陷

以及对应的改进方法，完成成果发布。

师全程同步对照教材实操文字，每一步实践都呼应前文六流程理论,

做到理论与实操一一对应。

设计意图：完整落地教材指定实践项目，严格复刻六步工程流程,

让学生亲手体验工程师全流程工作，在实操中内化工程思维，落实探